CN109535818A - 一种水性玻璃丝印油墨及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水性玻璃丝印油墨，由如下重量配比的组分组成：30～55wt％的丙烯酸树脂、4～12wt％的氨基树脂、10～35wt％的颜料、3～10wt％的填料、0.5～5wt％的助溶剂、0.5～3wt％的助剂和15～40wt％的水。同时还提供了该水性玻璃丝印油墨的制备方法。本发明水性玻璃丝印油墨挥发份少，附着力强，耐水煮、耐酸耐碱性好，耐黄变、耐溶剂性好；同时网版印刷后的涂膜光泽度高，无溶剂残留，对环境友好，对人体无危害；制备该水性玻璃丝印油墨的制备方法简单，易操作。

Description

一种水性玻璃丝印油墨及其制备方法

技术领域

本发明属于水性油墨技术领域，具体涉及一种水性玻璃丝印油墨，还涉及该水性玻璃丝印油墨的制备方法。

背景技术

随着人类生活水平和生活质量的不断提升，世界各国对环保的要求也在日益提高和严格。玻璃丝印油墨作为印刷行业的主要耗材之一，印刷行业与印刷品使用者对印刷品的环保性能都提出了更高更严格的要求，进而对印刷玻璃丝印油墨的环保性能也提出了更高的要求。传统的溶剂型玻璃丝印油墨含有很高的挥发份的溶剂质量分数，导致很高的VOC排放，不仅造成了对环境、大气、生态的污染，而且其含有的有害有毒挥发成份，很多都具有致癌性，会对人的身心建康造成很大的危害。

目前，玻璃丝印油墨是以溶剂型烘烤型为主，按树脂类型又可分为聚酯烘烤型、环氧烘烤型、醇酸烘烤型以及丙烯酸烘烤型四大类。溶剂型烘烤玻璃丝印的应用比较成熟，具有附着力好、柔韧性好、高温不黄变等优点。然而，这些溶剂型玻璃丝印油墨中含有大量有机溶剂，在使用过程中，有机溶剂挥发进入大气中，这不仅危害人体健康，而且会导致严重的环境污染。此外，溶剂型玻璃丝印油墨都需要经过高温烘烤固化，烘烤温度大多在180～220℃之间，从而需要消耗大量的能源，不利于资源节约。随着全球范围内对环境、健康与资源问题的日益重视，玻璃丝印行业日益面临着巨大的环保、生态和经济压力。因此，研发新一代挥发性小、毒性小、环保、烘烤温度低的水性玻璃丝印油墨是其中一个主要的发展方向。在实际工业及日常应用中，以丙烯酸树脂为主树脂的玻璃丝印产品应用最为广泛。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种水性玻璃丝印油墨，该水性玻璃丝印油墨环保，附着力强、耐水煮、耐酸耐碱性强，耐黄变、耐溶剂性能好。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种上述水性玻璃丝印油墨的制备方法。

解决上述第一个技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种水性玻璃丝印油墨，由如下重量含量的组分组成：30～55wt％的丙烯酸树脂、4～12wt％的氨基树脂、10～35wt％的颜料、3～10wt％的填料、0.5～5wt％的助溶剂、0.5～3wt％的助剂和15～40wt％的水。

进一步地，所述水性玻璃丝印油墨，包括如下成分：38wt％的丙烯酸树脂、4.5wt％的氨基树脂、30wt％的颜料、2wt％的填料、1.4wt％的助溶剂、1.1wt％的助剂和23wt％的水。

进一步地，所述氨基树脂为六甲氧基甲基三聚氰胺树脂、丁醇醚化三聚氰胺树脂或苯代三聚氰胺树脂。

所述颜料为酞青蓝、永固黄、颜料红和钛白粉中的一种。

所述填料为滑石粉、高岭土和硫酸钡中的至少一种。

所述助溶剂为异丙醇类、乙二醇丁醚类或丙二醇醚类。

优选地，所述异丙醇类为异丙醇，所述乙二醇丁醚类为乙二醇单丁醚，所述丙二醇醚类丙二醇甲醚。

所述助剂包括流平剂、分散剂和消泡剂。

所述流平剂为有机硅流平剂或丙烯酸酯流平剂。

所述分散剂为聚羧酸钠盐分散剂或高分子嵌段共聚物分散剂。

优选地，所述高分子嵌段共聚物分散剂为聚丙烯酸酯嵌段共聚物分散剂、有机硅嵌段共聚物分散剂。

所述消泡剂为非有机硅消泡剂或有机硅消泡剂。

解决上述第二个技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种上述水性玻璃丝印油墨的制备方法，其包括以下步骤：按重量配比称取各原料，先将丙烯酸树脂和水加入高速分散机中分散搅拌均匀，再加入颜料和填料分散搅拌得半成品，然后将分散搅拌好的半成品在砂磨机中进行研磨，最后加入氨基树脂、助溶剂和助剂搅拌均匀，即制得水性玻璃丝印油墨。

所述丙烯酸树脂通过如下方法制备：

(1)将正丁醇和丙二醇甲醚加入反应器中升温至105～125℃，再滴加丙烯酸类混合单体和引发剂的混合液，并控制在4～6小时完成滴加；

(2)将反应体系在105～125℃保温2～4小时，加入引发剂，在105～125℃保温3～5小时后抽真空除去正丁醇和丙二醇甲醚；

(3)将反应体系的温度降到70℃以下，将pH值调至7.0～8.5，加水调节固含量即得丙烯酸树脂。

所述步骤(1)中正丁醇、丙二醇甲醚、丙烯酸类混合单体和引发剂的重量份数配比为(20～25)：(5～10)：(45～55)：(0.1～0.6)。

所述丙烯酸类混合单体含有重量份数3～7的丙烯酸、重量份数18～27的丙烯酸丁酯、重量份数8～14的丙烯酸羟丙酯、重量份数10～15的甲基丙烯酸甲酯。

所述步骤(2)中加入引发剂的重量份数为0.1～0.4。

所述步骤(3)中调pH值用有机胺中和剂或氨水。

所述有机胺中和剂为三乙胺、二甲基乙醇胺、2-二甲氨基-2-甲基丙醇、2-氨基-2-甲基丙醇或N-乙基吗啉。

所述步骤(3)中加水调节固含量为45～55wt％。

本发明中引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化氢异丙苯或偶氮二异丁腈。

优选地，所述引发剂为过氧化二苯甲酰。

本发明中加入颜料和填料分散搅拌的时间为20～35min。

本发明中所述半成品经砂磨机研磨后的细度低于10μm。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明水性玻璃丝印油墨挥发份少，附着力强，耐水煮、耐酸耐碱性好，耐黄变、耐溶剂性好；同时网版印刷后的涂膜光泽度高，无溶剂残留，对环境友好，对人体无危害；

(2)本发明水性玻璃丝印油墨的制备方法简单，易操作。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明技术方案进行详细说明，以便本领域技术人员更好地理解和实施本发明。

实施例1

一种水性玻璃丝印油墨，由如下重量百分数的组分组成：38.0％丙烯酸树脂、4.5％六甲氧基甲基三聚氰胺树脂，30.0％钛白粉，2.0％滑石粉，1.4％丙二醇甲醚，0.4％非有机硅消泡剂，0.5％丙烯酸酯流平剂，0.2％聚丙烯酸酯嵌段共聚物分散剂，23.0％水。

上述水性玻璃丝印油墨的制备方法是：将称取的丙烯酸树脂、水分散搅拌均匀，加入钛白粉和滑石粉分散搅拌30min，用砂磨机研磨4次，直至细度10μm以下，加入六甲氧基甲基三聚氰胺树脂、丙二醇甲醚、聚丙烯酸酯嵌段共聚物分散剂、丙烯酸酯流平剂以及非有机硅消泡剂分散搅拌40min，分散好的产品用水调节粘度，即得本实施例的水性玻璃丝印油墨。

本实施例中丙烯酸树脂通过以下步骤制得：将20重量份正丁醇和10重量份的丙二醇甲醚加入反应器中升温至116℃，滴加由45重量份含有4.0重量份的丙烯酸、21重量份的丙烯酸丁酯、10.0重量份的丙烯酸羟丙酯、10.0重量份的甲基丙烯酸甲酯的丙烯酸类混合单体、0.5重量份过氧化二苯甲酰的混合液，并控制在4.0小时完成滴加，滴加完毕，控制在115-120℃保温反应2小时，再补加0.20重量份过氧化二苯甲酰，继续保温3小时后抽真空除去正丁醇和丙二醇甲醚，随后将反应体系的温度降到65℃，再用氨水将pH值调至7.5，最后加入适量水调节至固含量为45wt％。

实施例2

一种水性玻璃丝印油墨，由如下重量百分数的组分组成：45％丙烯酸树脂，6％苯代三聚氰胺树脂，2％异丙醇，16％水，1％聚丙烯酸酯嵌段共聚物分散剂，0.5％有机硅流平剂，0.5％非有机硅消泡剂，25％钛白粉，4％高岭土。

上述水性玻璃丝印油墨的制备方法是：将称取的丙烯酸树脂、水搅拌均匀，加入钛白粉、高岭土分散搅拌35min，用砂磨机研磨3次，直至细度10μm以下，加入苯代三聚氰胺树脂、异丙醇、聚丙烯酸酯嵌段共聚物分散剂、非有机硅消泡剂以及有机硅流平剂分散搅拌30min，将分散好的产品用水调节粘度，即得本实施例的水性玻璃丝印油墨。

本实施例中丙烯酸树脂通过以下步骤制得：将22重量份正丁醇和8重量份的丙二醇甲醚加入反应器中升温至110℃，滴加由50重量份含有4.0重量份的丙烯酸、23重量份的丙烯酸丁酯、8.0重量份的丙烯酸羟丙酯、15.0重量份的甲基丙烯酸甲酯的丙烯酸类混合单体、0.4重量份过氧化氢异丙苯的混合液，并控制在5.0小时完成滴加，滴加完毕，控制在110-115℃保温反应3小时，再补加0.3重量份过氧化氢异丙苯，继续保温4小时后抽真空除去正丁醇和丙二醇甲醚，随后将反应体系的温度降到60℃，再用二甲基乙醇胺将pH值调至8，最后加入适量水调节至固含量为50wt％。

实施例3

一种水性玻璃丝印油墨，由如下重量百分数的组分组成：50％丙烯酸树脂，10％苯代三聚氰胺树脂，2.6％丙二醇甲醚，15％水，1％聚丙烯酸酯嵌段共聚物分散剂，0.5％有机硅流平剂，0.4％有机硅消泡剂，17％永固黄，3.5％滑石粉。

上述水性玻璃丝印油墨的制备方法是：将称取的丙烯酸树脂、水分散搅拌均匀，加入永固黄、滑石粉分散搅拌35min，用砂磨机研磨4次，直至细度10μm以下，加入苯代三聚氰胺树脂、丙二醇甲醚、聚丙烯酸酯嵌段共聚物分散剂、有机硅消泡剂以及有机硅流平剂分散搅拌30min，将分散好的产品用水调节粘度，即得本实施例的水性玻璃丝印油墨。

本实施例中丙烯酸树脂通过以下步骤制得：将25重量份正丁醇和5重量份的丙二醇甲醚加入反应器中升温至116℃，滴加由55重量份含有5.0重量份的丙烯酸、25重量份的丙烯酸丁酯、12.0重量份的丙烯酸羟丙酯、13.0重量份的甲基丙烯酸甲酯的丙烯酸类混合单体、0.3重量份过氧化二苯甲酰的混合液，并控制在6.0小时完成滴加，滴加完毕，控制在115-125℃保温反应4小时，再补加0.3重量份过氧化二苯甲酰，继续保温5小时后抽真空除去正丁醇和丙二醇甲醚，随后将反应体系的温度降到65℃，再用2-氨基-2-甲基丙醇将pH值调至8.5，最后加入适量水调节至固含量为55wt％。

性能测试

以下就上述实施例制得的水性玻璃丝印油墨与溶剂型玻璃丝印油墨的性能进行对比测试，具体测试包括固含量、附着力和硬度。其中，对比例中溶剂型玻璃丝印油墨由以下重量份数组分组成：丙烯酸树脂：25；环氧树脂：15；苯代三聚氰胺树脂：7；分散剂：0.5；流平剂：0.5；甲苯：20；钛白粉：30；滑石粉：2。进行附着力和硬度测试时，将实施例中的水性玻璃丝印油墨和对比例油墨用网版印刷于玻璃上，在160～180℃下干燥15～20min，稍微冷却即形成涂膜，对该涂膜进行测试硬度和附着力，测试结果见表1。

附着力：按照GB1720-79)标准测定，测定时将样板涂膜向上用固定螺丝固定在试验台上，向后移动升降棒，使转针碰到样板的漆膜，然后以匀速顺时针方向摇转摇柄，转速以80～100转/min为宜。转针应在漆膜上画出类似圆滚线的图形，图形长7.5±0.5cm，测完后，移动升降棒2使卡针盘提起，以防转针损坏。取出样板，用漆刷除地划痕上的漆屑，以4倍放大镜检查划痕并评级。

硬度：按照GB/T6739-1996标准测定，准备一组4H、3H、2H、H、HB、B、2B铅笔，其中4H最硬，2B最软。用铅笔削去木杆部分，使铅芯程圆柱状露出约3cm。在砂纸上打磨成平面，边锋锐利为止。将样板放置在水平的台面上，涂膜向上。手持铅笔约成45℃角，以铅笔芯不折断为度，在涂膜面上推压，向试验者前方以均匀的、约1cm/s的速度推压约1cm，在涂膜上刮划。每刮划一道，要对铅笔芯的尖端进行重新研磨平，边锋锐利。对同一硬度的铅笔重复刮划五道，在五道刮划试验中，将未满两道涂膜被刮破的铅笔硬度标号作为涂膜的铅笔硬度。

表1本发明实施例水性玻璃丝印玻璃丝印油墨与溶剂型玻璃丝印油墨的

性能测试结果对比

由上表可见，本发明水性玻璃丝印油墨的性能能达到溶剂型玻璃丝印油墨的性能要求，但是挥发分少，无溶剂残留，更加环保，同时使用溶剂大量减少，降低了生产成本。

以上实施例仅为本发明的部分实施例，但不能以此来限定本发明的权利保护范围，任何基于本发明构思基础上做出的改变和变形，均落入本发明的保护范围之内，具体保护范围以权利要求书记载的为准。

Claims (10)

1.一种水性玻璃丝印油墨，其特征在于，由如下重量含量的组分组成：30～55wt％的丙烯酸树脂、4～12wt％的氨基树脂、10～35wt％的颜料、3～10wt％的填料、0.5～5wt％的助溶剂、0.5～3wt％的助剂和15～40wt％的水。

2.根据权利要求1所述的水性玻璃丝印油墨，其特征在于，所述氨基树脂为六甲氧基甲基三聚氰胺树脂、丁醇醚化三聚氰胺树脂或苯代三聚氰胺树脂。

3.根据权利要求1所述的水性玻璃丝印油墨，其特征在于，所述颜料为酞青蓝、永固黄、颜料红和钛白粉中的一种。

4.根据权利要求1所述的水性玻璃丝印油墨，其特征在于，所述助溶剂为异丙醇类、乙二醇丁醚类或丙二醇醚类。

5.根据权利要求1所述的水性玻璃丝印油墨，其特征在于，所述助剂包括流平剂、分散剂和消泡剂；所述流平剂为有机硅流平剂或丙烯酸酯流平剂；所述分散剂为聚羧酸钠盐分散剂或高分子嵌段共聚物分散剂；所述消泡剂为非有机硅消泡剂或有机硅消泡剂。

6.一种权利要求1-5任一项所述水性玻璃丝印油墨的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按重量配比称取各原料，先将丙烯酸树脂和水加入高速分散机中分散搅拌均匀，再加入颜料和填料分散搅拌得半成品，然后将分散搅拌好的半成品在砂磨机中进行研磨，最后加入氨基树脂、助溶剂和助剂搅拌均匀，即制得水性玻璃丝印油墨。

7.根据权利要求6所述的水性玻璃丝印油墨的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸树脂通过如下方法制备：

(1)将正丁醇和丙二醇甲醚加入反应器中升温至105～125℃，再滴加丙烯酸类混合单体和引发剂的混合液，并控制在4～6小时完成滴加；

(2)将反应体系在105～125℃保温2～4小时，加入引发剂保在105～125℃温3～5小时后抽真空除去正丁醇和丙二醇甲醚；

(3)将反应体系的温度降到70℃以下，将pH值调至7.0～8.5，加水调节固含量即得丙烯酸树脂。

8.根据权利要求7所述的水性玻璃丝印油墨的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中正丁醇、丙二醇甲醚、丙烯酸类混合单体和引发剂的重量份数配比为(20～25)：(5～10)：(45～55)：(0.1～0.6)；所述丙烯酸类混合单体含有重量份数3～7的丙烯酸、重量份数18～27的丙烯酸丁酯、重量份数8～14的丙烯酸羟丙酯、重量份数10～15的甲基丙烯酸甲酯。

9.根据权利要求7所述的水性玻璃丝印油墨的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中调pH值用有机胺中和剂或氨水；所述有机胺中和剂为三乙胺、二甲基乙醇胺、2-二甲氨基-2-甲基丙醇、2-氨基-2-甲基丙醇或N-乙基吗啉。

10.根据权利要求7所述的水性玻璃丝印油墨的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化氢异丙苯或偶氮二异丁腈。